油浸
光学顕微鏡において、油浸法は顕微鏡の分解能を向上させるために用いられる技術です。これは、対物レンズと標本の両方を高屈折率の透明油に浸すことで実現され、対物レンズの開口数を増加させます。
オイルがない場合、光波はスライド標本から反射し、ガラスカバースリップ、空気、そして顕微鏡レンズへと入ります（右のカラー図を参照）。光波が90度の角度で出射しない限り、新しい物質に当たると曲がってしまいます。曲がる量は角度によって異なります。これにより像が歪んでしまいます。空気の屈折率はガラスと大きく異なるため、屈折率がガラスに近いオイルに比べて、空気の屈折率は大きくなります。特殊製造されたオイルはガラスとほぼ同じ屈折率を持つため、オイル浸漬レンズは、標本全体をガラスで覆うのとほぼ同等の効果をもたらします（これは現実的ではありません）。
浸漬油は、顕微鏡観察に必要な特定の光学特性と粘度特性を持つ透明な油です。一般的に使用される油の屈折率は約1.515です。[ 1 ]油浸対物レンズは、この用途のために特別に設計された対物レンズです。多くのコンデンサーレンズも、オイルに浸漬することで最適な解像度が得られます。
理論的背景
レンズは物体によって散乱された光を再構成します。この目的をうまく達成するには、理想的にはすべての回折次数を収集する必要があります。これはレンズの開角と屈折率に関連しています。顕微鏡の解像度は、顕微鏡が2つの物体を別々の物体として識別するために必要な、検査対象の2つの物体間の最小距離として定義されます。この最小距離はδと表記されます。2つの物体がδよりも短い距離で離れている場合、顕微鏡ではそれらは1つの物体として表示されます
レンズの分解能 RP の尺度は、その開口数NA によって表されます。
ここで、λは光の波長です。このことから、良好な解像度（δが小さい）は高い開口数と関連していることがわかります。
レンズの開口数は次のように定義される。
ここで、α 0はサンプルから見た対物レンズの角度の半分であり、n はレンズとサンプル間の媒体の屈折率（空気の場合は≈1）です。
最先端の対物レンズは、最大0.95の開口数を実現できます。sin α 0 ≤ 1 のため、空気中の対物レンズでは開口数が1を超えることはありません。しかし、対物レンズと試料の間の空間がオイルで満たされている場合は、開口数が1を超えることがあります。これは、オイルの屈折率が1より大きいためです。
油浸対物レンズ
上記のことから、標本と対物レンズの間に油を入れることで分解能が1/ n倍向上することがわかります。この目的のために特別に設計された対物レンズは、油浸対物レンズとして知られています
油浸対物レンズは、高い分解能が求められる非常に高い倍率でのみ使用されます。高倍率の対物レンズは焦点距離が短いため、オイルの使用が容易です。従来の顕微鏡では、標本にオイルを塗布し、ステージを上昇させて対物レンズをオイルに浸します。倒立顕微鏡では、オイルは対物レンズに塗布されます。
最初のレンズ要素に含まれるオイルとガラスの屈折率はほぼ同じであるため、レンズに入射した光の屈折は小さくなります（オイルとガラスは光学的に非常に類似しています）。屈折率を厳密に一致させるには、対物レンズに適したイマージョンオイルを使用する必要があります。不適切なイマージョンオイルを使用した場合、あるいはイマージョンオイルを全く使用しない場合、油浸レンズは球面収差の影響を受けます。この影響の強さは、屈折率の不一致の大きさに依存します。
油浸法は、一般的に、しっかりと固定された標本にのみ使用できます。そうでない場合、油の表面張力によってカバーガラスが動き、その下の標本も動いてしまう可能性があります。また、倒立顕微鏡ではカバーガラスがスライドガラスの下にあるため、同様の現象が発生することがあります。
イマージョンオイル
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1940年代に合成液浸油が開発される以前は、シダーオイルが広く使用されていました。シダーオイルの屈折率は約1.516です。シダーオイルを使用した対物レンズの開口数（NA）は通常約1.3です。シダーオイルにはいくつかの欠点があります。青色光と紫外線を吸収し、経年劣化で黄ばみ、酸性度が高いため、繰り返し使用すると対物レンズを損傷する可能性があり（レンズ接合部に使用されているセメントを侵食します）、溶剤で希釈すると粘度が変化する可能性があり（その結果、屈折率と分散が変化します）、シダーオイルは使用後すぐに対物レンズから除去する必要があります。硬化したシダーオイルを除去するとレンズが損傷する可能性があるためです。[ 2 ]
現代の顕微鏡では、これらの問題のほとんどを解消できる合成油浸油がより一般的に使用されています。[ 2 ] NA値1.6は、様々なオイルを使用することで実現できます。天然油とは異なり、合成油はレンズ上で硬化せず、通常は対物レンズに数ヶ月間放置することができますが、顕微鏡を最適な状態に保つには、毎日オイルを除去するのが最善です。時間が経つと、オイルが対物レンズの前玉に入り込んだり、対物レンズの鏡筒に浸透して対物レンズを損傷する可能性があります。
顕微鏡の種類に応じて、異なる特性を持つ様々なタイプの浸漬油があります。タイプAとタイプBはどちらも粘度が異なる汎用の浸漬油です。粘度の低いタイプAオイルは気泡の巻き込みが少なく、粘度の高いタイプBオイルは1回の塗布で複数のスライドの連続観察に適しています。[ 3 ]タイプF浸漬油は室温（23℃）での蛍光観察に最適で、タイプNオイルは体温（37 ℃） での生細胞観察に適しています。いずれもDは1.515で、オリジナルのシダーオイルとほぼ同じです。[ 4 ]
関連項目
参考文献
- ^「顕微鏡対物レンズ：浸漬媒体」、モーティマー・アブラモウィッツとマイケル・W・デイビッドソン著、オリンパス顕微鏡リソースセンター（ウェブサイト）、2002年、 Wayback Machineに2016年3
- ^ a b Cargille, John (1985) [1964], "Immersion Oil and the Microscope" , New York Microscopical Society Yearbook , 2011年9月11日時点のオリジナルよりアーカイブ、2008年1月21日取得
- ^ Mamoun (2020年1月24日). 「液浸オイルの選び方：選択ガイド」 Delta Microscopies (フランス語) . 2025年9月11日閲覧。
- ^ Labs, Cargille. 「イマージョンオイルについて」 Cargille Labs . 2019年12月4日閲覧。
- LC Martin および BK Johnson 著『Practical Microscopy』 、グラスゴー (1966 年)。
- JK Solberg、Tapir Trykk による光学顕微鏡法(2000)。
外部リンク
- 「顕微鏡対物レンズ：浸漬媒体」、 モーティマー・アブラモウィッツとマイケル・W・デイビッドソン著、オリンパス顕微鏡リソースセンター（ウェブサイト）、2002年、 Wayback Machineに2016年3月4日アーカイブ
- 「浸漬オイル顕微鏡法」、 David B. Fankhauser 著、シンシナティ大学クレルモン カレッジ生物学(Web サイト)、2004 年 12 月 30 日。
- 「オイル浸レンズの歴史」、 Jim Solliday 著、サウスウェスト工学・通信・計算博物館(ウェブサイト)、2007 年。
- 「浸漬油と顕微鏡」ジョン・J・カーギル著、ニューヨーク顕微鏡協会年鑑、1964年（1985年改訂）。（カーギル研究所（ウェブサイト）にアーカイブされています。）
